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富兰克林传
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富兰克林传 对知识的探索：火炉、风暴和导尿管
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早在年轻时，自身对知识的好奇以及启蒙运动时期特有的对自然规律的敬畏就使富兰克林对科学产生了浓厚兴趣。在乘船从英国返回北美殖民地的途中，富兰克林研究了海豚的习性，并通过对月相的分析确定自己的位置，那时他才刚满20岁。而在费城，他利用自己的报纸、历书、共读社和北美殖民地哲学会等一切机会来讨论自然科学问题。他一生都对科学怀有浓厚兴趣，在湾流、气象学、地球磁场和制冷等方面都有涉猎。
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18世纪40年代是他对科学研究最为投入的时期，并在1748年从自己的生意退休之后达到了顶峰。富兰克林并没有接受过正规的学术教育，也缺乏数学基础，这就限制了他成为一名伟大理论家。而他对所谓“科学乐趣”的追寻又决定了他绝不是一个单纯的工匠。富兰克林生前一直被视为当时最著名的科学家之一，而近代的学术研究也恢复了他在科学先贤祠中的地位。正如哈佛大学教授达德利·赫施巴赫所言：“富兰克林对电的研究，为他在科学史上奠定了地位，使他足以与牛顿及当代的沃森和克里克相比肩。”
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富兰克林对科学研究的兴趣最初只是单纯出于好奇和探明究竟时的快感。实际上，他那些古怪的好奇心很多都是为了取乐，无论是用电烤火鸡，还是担任议会秘书时百无聊赖地编幻方（每行、每列以及两条对角线上的数字之和均相等）打发时间，皆是如此。
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与自己很多其他方面的追求不同，富兰克林对科学的渴望并没有掺杂任何金钱的因素。他从未为自己那些著名发明申请过专利，也乐于与他人分享自己的发现。而他也并非仅仅是出于实用的目的。富兰克林承认幻方“没有任何实际应用的意义”，他最初对电感兴趣与其说是因为实用，更不如说是为了好玩。
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然而，在富兰克林的脑海中一直紧绷着一根弦，就是推动科学成果向实用性转化，就像穷理查的妻子确信自己丈夫必须拿那些奇怪的“咔咔作响的玩意儿”赚点儿钱一样。总体而言，他对科学研究的最初目的的确是出于知识探索的好奇，然后寻求实际应用。
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富兰克林对深色布料比浅色布料更容易吸热的研究就是这一目标的最好例证。这些实验以艾萨克·牛顿和罗伯特·波义耳的理论为基础，在18世纪30年代，与共读社社友约瑟夫·布瑞特诺尔共同完成的。他们把不同颜色的布片放在雪上，根据其所覆盖的雪的融化程度来确定哪个颜色的布吸热更多。随后，在对这一实验的描述中，富兰克林又赋予它实际意义，具体包括“在炎热、阳光充足的天气里，不适合穿深色衣服”、“果实储藏室的外墙必须涂成黑色”。在总结这些结论的时候，富兰克林提炼了一句名言：“如果不能致用，科学还有什么意义？”
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富兰克林将科学理论应用于实际的另一个更为有名的例子就是他在18世纪40年代初期发明的火炉。火炉以木材为原料，安装在壁炉里，在最大限度提升效能的同时减少了烟雾和气流的排放。富兰克林正是充分运用了对流和热量转换的相关知识，才发明了这个精巧（也许过于复杂）的装置。
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火炉的设计构想是这样的：火焰通过释放的热量和烟雾将其顶部的铁盘加热，然后通过空气对流将烟雾引入边墙的通道，最后再通过烟囱排放出去。在此过程中，火焰加热火炉内部的小铁房，小铁房则通过通道从地下室抽取干净的冷空气进行加热，然后通过天窗将加热后的空气排放到屋子里面。
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1744年，富兰克林请共读社中的一个铁匠社友帮助生产了这种铁炉，还让他的两个哥哥和其他一些朋友在北美殖民地西北部进行销售。富兰克林亲自撰写了宣传册，其中既包含科学原理，又不乏商业推销。富兰克林在册子中详细解释了为什么热空气比冷空气所占的空间大、比重轻，以及为什么加热会产生热量而烟雾却很少。随后，他总结性地推荐了自己的新发明，声称它效能高、烟雾小，降低了发烧或咳嗽的几率。他还宣称，这个炉子很节省燃料。
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这种“宾夕法尼亚火炉”（由富兰克林命名）每个售价5英镑，最初的确受到了一定欢迎。当时殖民地的各家报纸都大力推荐：“无论是从公正的角度出发，还是从感激的角度出发，这些火炉都应该被命名为富兰克林火炉。”《波士顿晚邮报》所刊登的一封读者来信中写道：“我认为那些体验过新火炉带来的舒适和好处的人都会与我一样，认为应该为发明者塑像。”
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当时的费城总督也很着迷于这个火炉，并打算授予富兰克林专利。“但是我婉拒了，”富兰克林在自己的自传中写道，“我们既然享用他人发明所带来的巨大好处，就应该乐于让自己的发明无偿地、慷慨地造福他人。”多么高尚、真诚的观点啊！
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然而，一名学者对富兰克林的火炉进行了详细研究，发现它其实并没有富兰克林想象的那么实用和受欢迎。只有在烟囱和下方通道被烘热时，才能防止烟雾倒灌到屋子里。这就产生了一个新问题。两周内，火炉销量急剧下滑，不得不停止生产。而且使用者都不得不对自家火炉进行改造，以解决这一问题。富兰克林在余生中一直在修正自己关于烟囱和火炉的设计，实际上今天我们看到的所谓富兰克林火炉与最初的那个复杂发明相比要简单得多。
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富兰克林还将科学和医学结合在一起，在欧洲原型的基础上发明了北美殖民地第一根医用导尿管。当时，富兰克林在波士顿的哥哥约翰身患重病，写信给富兰克林表示自己想要一根更加灵活的管子帮助排尿。他富兰克林马上就拿出了设计方案，并在费城找了银匠，亲自监督生产。管子很薄，因而很灵活。富兰克林还在管子里面加入了一根金属线，这样可以增加它的硬度，便于插入人体；而当导管遇到硬物而需要弯曲的时候，可以慢慢把它抽出来。导尿管还带有螺丝装置，这样就可以通过旋转插入人体。他甚至把导尿管做成了可折叠的，这样就更加容易取出。“对于任何新工具和新装置来说，使用者的经验对于正确操作十分重要。如果方便的话，可以给我提些建议，以便改进。”富兰克林这样告诉哥哥。
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富兰克林对大自然也保持着浓厚研究的兴趣。他最著名的发现之一就是东海岸大风暴，也就是东季风。这些风产生于东北方向，却突然改变了自己的轨迹，沿着海岸线从南方吹来。1743年10月21日晚，富兰克林本打算观察据他推算出将在晚上8点半发生的月食，突然一场大风暴袭击了费城，天空布满了黑压压的云层。几周之后，他读到了有关报道，说这场风暴沿着弗吉尼亚向波士顿袭来，造成了巨大损失。但富兰克林随后告诉他的朋友贾里德·埃利奥特：“令我吃惊的是，我在波士顿的报纸上读到了关于那晚月食的报道。”因此，富兰克林给波士顿的哥哥写信，确认了风暴是在月食结束一个小时之后才抵达。富兰克林随后研究了历年来多次风暴由上及下到达海岸的时间，得出了一个“重大的发现”。富兰克林告诉埃利奥特：“尽管风是由东北向西南吹来，但是风暴却由西南向东北方向运动。”他随后推测，这是因为南部空气由于受热上升产生了低气压，而将东北方向的风吸收过来。150余年后，伟大的学者威廉·莫里斯·戴维斯如此断言：“这拉开了天气预报这门科学的序幕。”
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这段时间，富兰克林对其他很多科学现象也很感兴趣。比如，他与科尔登通信，探讨了对彗星、血液循环、排汗、惯性和地球自转等问题的看法。但是，1743年的一场客厅魔术秀引发了富兰克林对一项研究的浓厚兴趣，这一研究奠定了富兰克林在自然科学领域的巅峰地位。
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历史性的突破：电
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1743年夏，富兰克林造访波士顿时，一天晚上他偶然观赏了一场电学实验表演。表演者是阿奇博尔德·斯宾塞博士，一个来自英国的流浪艺人，以科学展示为生（在其自传中，富兰克林记错了年份和名字，误以为是1746年和斯宾斯博士）。斯宾塞几乎将科学展示变成了娱乐秀。他描述了牛顿关于光的理论，还演示了一台测量血液流动的机器。富兰克林对两者都十分感兴趣。但更关键的是，斯宾塞表演了一些关于电的小魔术，比如把一个小男孩用丝带吊在天花板上，用一根玻璃管摩擦丝绸产生静电，然后再从男孩的脚那儿引出电火花。“这个内容对我来说非常新鲜，”富兰克林在自传中回忆道，“令我又惊又喜。”
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早在17世纪，伽利略和牛顿就已经揭去了蒙在重力脸上的面纱。但是人们对宇宙中的另一个神秘力量——电，却仍然知之甚少，和祖先几乎没有什么区别。当时有很多人，如斯宾塞博士，借助电表演魔术。法国国王路易十五的宫廷科学家阿贝·诺列特，就曾经把180名士兵和700名僧侣绑在一起，然后给他们通上静电让他们同时跳起，为法国国王表演取乐。但富兰克林却是第一个把电从小把戏变成了一门科学的人。完成这一任务需要的不是数学家和理论家，而是一个聪明、勤奋，有兴趣进行具体的实验操作，还有机械天赋、有时间发明很多精妙装置的人。
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富兰克林从波士顿回到费城几个月后，斯宾塞博士也来到了费城。富兰克林作为他的经纪人，为他的讲座刊登广告，并在自己的店里面售票。1747年年初，富兰克林在伦敦的代理人彼得·克林逊给富兰克林的图书馆寄来了一个可以产生静电的长玻璃管，以及一些电学著作和书籍。在写给克林逊的致谢信中，富兰克林兴奋地描述了那个装置给他带来的乐趣：“我以前对任何研究，从没有像现在这样全神贯注过。”富兰克林还向当地的玻璃商和银匠订做了更多类似的装置，并招募了一些共读社社友一起做实验。
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富兰克林最初的实验是收集电流，并对它的性质进行研究。富兰克林首先让朋友们通过摩擦玻璃管在自己的身上产生静电，然后互相触碰，看看是否会产生电火花。通过实验，富兰克林发现“电并非由摩擦而产生，而是被收集起来的”。换句话说，电流可以导入一个人的身体，再从另一个人身上导出，而两个人相互接触就会产生回流。
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为了解释他的理论，富兰克林还在给克林逊的一封信中发明了很多新名词：B代表负电，A代表正电。或者说，A、B代表了阳电与阴电，并用正号“＋”和负号“－”来表示。富兰克林同时为这些新术语向克林逊表示了歉意，“这些术语恐怕要用到英国哲学家发现了更合适的表达方式的时候。”